DE102018100373B4 - Process for vertical keystone correction in projection systems for head-up displays, laser projection devices and vehicles - Google Patents
Process for vertical keystone correction in projection systems for head-up displays, laser projection devices and vehicles Download PDFInfo
- Publication number
- DE102018100373B4 DE102018100373B4 DE102018100373.0A DE102018100373A DE102018100373B4 DE 102018100373 B4 DE102018100373 B4 DE 102018100373B4 DE 102018100373 A DE102018100373 A DE 102018100373A DE 102018100373 B4 DE102018100373 B4 DE 102018100373B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- axis
- actuator
- deflection
- along
- frequency
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/18—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical projection, e.g. combination of mirror and condenser and objective
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/64—Imaging systems using optical elements for stabilisation of the lateral and angular position of the image
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3129—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] scanning a light beam on the display screen
- H04N9/3135—Driving therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3179—Video signal processing therefor
- H04N9/3185—Geometric adjustment, e.g. keystone or convergence
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/0101—Head-up displays characterised by optical features
- G02B2027/011—Head-up displays characterised by optical features comprising device for correcting geometrical aberrations, distortion
Abstract
Verfahren zum Projizieren eines Bilds auf eine Oberfläche (32) wobei zumindest ein modulierter Projektionslaser (24) periodisch mit einer ersten Umlenkfrequenz und einer ersten Umlenkamplitude entlang einer ersten Achse (14) und mit einer zweiten Umlenkfrequenz und einer zweiten Umlenkamplitude entlang einer zweiten Achse (16) umgelenkt wird, wobei die zweite Achse (16) von der ersten Achse (14) verschieden ist, und wobei die periodische Umlenkung entlang der ersten Achse (14) und/oder zweiten Achse (16) mit einer Modulationsfrequenz und einer Modulationsamplitude zum Ausgleichen einer Verzerrung des Bilds frequenzmoduliert wird, wobei in einem Einrichtungsschritt die Modulationsfrequenz auf Null eingestellt, eine Verzerrung des Bilds aufgezeichnet, und die Modulationsfrequenz und/oder Modulationsamplitude zum Ausgleich der aufgezeichneten Verzerrung berechnet und auf die erste und/oder zweite Umlenkfrequenz angewendet wird.Method for projecting an image onto a surface (32), wherein at least one modulated projection laser (24) periodically with a first deflection frequency and a first deflection amplitude along a first axis (14) and with a second deflection frequency and a second deflection amplitude along a second axis (16 ) is deflected, wherein the second axis (16) is different from the first axis (14), and wherein the periodic deflection along the first axis (14) and / or second axis (16) with a modulation frequency and a modulation amplitude to compensate for a Distortion of the image is frequency-modulated, the modulation frequency being set to zero in a setting-up step, a distortion of the image being recorded, and the modulation frequency and / or modulation amplitude being calculated to compensate for the recorded distortion and being applied to the first and / or second deflection frequency.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Projizieren eines Bilds auf eine Oberfläche, insbesondere bereitgestellt durch eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, eine Laserprojektionsvorrichtung, die eingerichtet ist, ein solches Verfahren durchzuführen, und ein Fahrzeug mit einer derartigen Laserprojektionsvorrichtung.The invention relates to a method for projecting an image onto a surface, in particular provided by a windshield of a vehicle, a laser projection device which is set up to carry out such a method, and a vehicle with such a laser projection device.
Laserprojektionsvorrichtungen sind allgemein bekannt. Sie setzen in ihrer Intensität modulierte Projektionslaser in den Elementarfarben ein, welche periodisch durch Spiegelsysteme umgelenkt werden. Üblicherweise werden hierzu sogenannte MEMS- (Micro-ElectroMechanical Systems) Spiegel eingesetzt. Hierbei handelt es sich um Mikrospiegel, die auf hohen Frequenzen schwingen können, beispielsweise mithilfe von Piezoelektrischen-Treibern.Laser projection devices are well known. They use projection lasers with modulated intensity in the elementary colors, which are periodically deflected by mirror systems. So-called MEMS (Micro-ElectroMechanical Systems) mirrors are usually used for this purpose. These are micromirrors that can vibrate at high frequencies, for example with the help of piezoelectric drivers.
Falls die Projektionsachse einer solchen Laserprojektionsvorrichtung nicht orthogonal zu der Projektionsfläche ist, wird das resultierende Bild verzerrt. Falls die Projektionsachse zum Beispiel hin zur Oberfläche geneigt ist, kommt es zu einer Trapezverzerrung des Bilds, der sogenannten Keystone-Verzerrung. Ferner können Verzerrungen auf gekrümmte Oberflächen, die als Projektionsfläche verwendet werden, zurückgeführt werden, zum Beispiel die Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, was insbesondere für Head-Up-Vorrichtungen (HUD), die zum Projizieren von Informationen auf die Windschutzscheibe verwendet werden, problematisch ist.If the projection axis of such a laser projection device is not orthogonal to the projection surface, the resulting image will be distorted. If the projection axis is inclined towards the surface, for example, the image will be trapezoidal distortion, known as keystone distortion. Furthermore, distortions can be attributed to curved surfaces used as projection surfaces, for example the windshield of a vehicle, which is particularly problematic for head-up devices (HUD), which are used to project information onto the windshield.
Es ist bekannt, eine solche Verzerrung durch den Einsatz bestimmter Optiken, zum Beispiel Linsensysteme, auszugleichen. Eine weitere Möglichkeit zum Ausgleich von Verzerrungen besteht in der Berechnung einer Vor-Verzerrung für das projizierte Bild, so dass sich eine unverzerrte Projektion ergibt. Beide Verfahren sind vergleichsweise kompliziert und können nicht auf einfache Weise an sich verändernde Projektionsbedingungen angepasst werden.It is known to compensate for such a distortion by using certain optics, for example lens systems. Another possibility for compensating for distortions is to calculate a pre-distortion for the projected image, so that an undistorted projection results. Both methods are comparatively complicated and cannot be easily adapted to changing projection conditions.
Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende technische Problem besteht somit darin, ein Verfahren und eine Laserprojektionsvorrichtung anzugeben, die eine schnelle, leichte und flexible Korrektur von Verzerrungen ermöglicht. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fahrzeug mit einer derartigen Laserprojektionsvorrichtung anzugeben.The technical problem on which the present invention is based thus consists in specifying a method and a laser projection device which enable distortions to be corrected quickly, easily and flexibly. Another object of the present invention is to specify a vehicle with such a laser projection device.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1, eine Laserprojektionsvorrichtung nach Anspruch 11, und ein Fahrzeug nach Anspruch 14 gelöst.This object is achieved by a method according to
Bei einem Verfahren zum Projizieren eines Bilds auf eine Oberfläche, insbesondere auf eine Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, wird erfindungsgemäß zumindest ein modulierter Projektionslaser periodisch mit einer ersten Umlenkfrequenz und einer ersten Umlenkamplitude entlang einer ersten Achse und mit einer zweiten Umlenkfrequenz und einer zweiten Umlenkamplitude entlang einer zweiten Achse umgelenkt, wobei die zweite Achse von der ersten Achse verschieden, insbesondere orthogonal zu dieser, ist, und wobei die periodische Umlenkung entlang der ersten und/oder zweiten Achse mit einer Modulationsfrequenz und einer Modulationsamplitude zum Ausgleichen einer Verzerrung des Bilds moduliert wird.In a method for projecting an image onto a surface, in particular onto a windshield of a vehicle, according to the invention at least one modulated projection laser is periodically with a first deflection frequency and a first deflection amplitude along a first axis and with a second deflection frequency and a second deflection amplitude along a second axis deflected, the second axis being different from the first axis, in particular orthogonally to this, and wherein the periodic deflection is modulated along the first and / or second axis with a modulation frequency and a modulation amplitude to compensate for a distortion of the image.
Durch das Bereitstellen einer Frequenz- und/oder Amplitudenmodulation vermittels Überlagerung einer Modulationsschwingung in der oben genannten Weise wird ein besonders einfaches Verfahren bereitgestellt. Dies ermöglicht es beispielsweise, einen MEMS-Spiegel mit zwei herkömmlichen Piezo-Treibern für die erste und zweite Umlenkungsschwingung zu treiben, und einen dritten Treiber einzusetzen, um die Modulationsschwingung bereitzustellen. Auf diese Weise müssen keine besonders hochpräzisen Piezo-Treiber für die mit dem obigen Verfahren verwendete Vorrichtung eingesetzt werden.By providing a frequency and / or amplitude modulation by superimposing a modulation oscillation in the above-mentioned manner, a particularly simple method is provided. This makes it possible, for example, to drive a MEMS mirror with two conventional piezo drivers for the first and second deflection oscillation, and to use a third driver to provide the modulation oscillation. In this way, no particularly high-precision piezo drivers have to be used for the device used with the above method.
Hierbei wird in einem Einrichtungsschritt die Modulationsfrequenz auf Null eingestellt, eine Verzerrung des Bilds aufgezeichnet, und die Modulationsfrequenz und/oder Modulationsamplitude zum Ausgleich der aufgezeichneten Verzerrung berechnet und auf die erste und/oder zweite Umlenkfrequenz angewendet. Mit anderen Worten wird während des Einrichtungsschritts ein verzerrtes Bild erzeugt und aufgezeichnet und als Grundlage für die Bestimmung von Korrekturfaktoren verwendet. Dies ist besonders flexible , da es die Anpassung der Projektion an sich ändernde geometrische Bedingungen ermöglicht, insbesondere an sich ändernde Projektionsoberflächen.Here, in a setup step, the modulation frequency is set to zero, a distortion of the image is recorded, and the modulation frequency and / or modulation amplitude is calculated to compensate for the recorded distortion and applied to the first and / or second deflection frequency. In other words, a distorted image is generated and recorded during the setup step and used as a basis for determining correction factors. This is particularly flexible since it enables the projection to be adapted to changing geometric conditions, in particular to changing projection surfaces.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung handelt es sich bei der ersten Achse um eine horizontale Achse des projizierten Bilds und bei der zweiten Achse um eine vertikale Achse des projizierten Bilds.In a further preferred embodiment of the invention, the first axis is a horizontal axis of the projected image and the second axis is a vertical axis of the projected image.
Dies ermöglicht ein besonders einfaches Treiberprogramm, da der Pfad der Projektionslaser unmittelbar den vertikalen und horizontalen Koordinaten des Quellbilds sowie der Projektionsoberfläche entspricht.This enables a particularly simple driver program, since the path of the projection laser corresponds directly to the vertical and horizontal coordinates of the source image and the projection surface.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Modulationsfrequenz für die zweite Achse mit der Umlenkfrequenz für die erste Achse synchronisiert.In a further preferred embodiment of the invention, the modulation frequency for the second axis is synchronized with the deflection frequency for the first axis.
Auf diese Weise kann die vertikale Erstreckung des projizierten Bilds in Abhängigkeit von der Horizontalposition moduliert werden. Dies ermöglicht einen einfachen und unmittelbaren Ausgleich von Keystone-Verzerrungen und kann ebenfalls eingesetzt werden, um Verzerrungen zu korrigieren, die durch gekrümmte Oberflächen wie Windschutzscheiben verursacht werden.In this way, the vertical extension of the projected image can be modulated as a function of the horizontal position. This allows for easy and immediate compensation for keystone distortion and can also be used to correct distortion caused by curved surfaces such as windshields.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch Anwenden der Modulation auf die Umlenkung entlang der zweiten Achse die zweite Umlenkungsamplitude moduliert durch einen maximalen Winkel
Die oben dargestellten mathematischen Zusammenhänge stellen einen unmittelbaren Zusammenhang zwischen der Projektionsgeometrie und der erforderlichen Amplitudenmodulation für den Ausgleich der Verzerrung bereit. Es ist besonders bemerkenswert, dass die Modulationsfrequenz und die Modulationsamplitude zum Ausgleichen der Verzerrung eine konstante Funktion ist, so dass es nicht erforderlich ist, dass der Modulationstreiber der MEMS-Vorrichtung, der für die Projektion verwendet wird, schnelle Änderungen in seinen Schwingungseinstellungen durchführen muss.The mathematical relationships presented above provide a direct relationship between the projection geometry and the amplitude modulation required to compensate for the distortion. It is particularly noteworthy that the modulation frequency and amplitude to compensate for the distortion is a constant function so that the modulation driver of the MEMS device used for projection is not required to make rapid changes in its vibrational settings.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Wellenform für die periodische Umlenkung entlang der zweiten Achse gegeben durch:
In den Gleichungen oben bezeichnet fr die Wiederholungsfrequenz der Projektion. Wie die oben genannten Modulationsparameter ist die Wellenform für die periodische Umlenkung entlang der zweiten Achse eine unveränderliche Funktion, so dass der Piezo-Treiber für die zweite Achse sowie der Piezo-Treiber für die Modulation jeweils durch konstante, sich nicht verändernde Parameter gesteuert werden können.In the equations above, denotes the repetition frequency of the projection. Like the modulation parameters mentioned above, the waveform for the periodic deflection along the second axis is an immutable function, so that the piezo driver for the second axis and the piezo driver for the modulation can each be controlled by constant, unchanging parameters.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Oberfläche, auf die das Bild projiziert wird, gekrümmt.In a further preferred embodiment of the invention, the surface onto which the image is projected is curved.
Dies ermöglicht es, das oben beschriebene Verfahren zum Projizieren auf Oberflächen wie Windschutzscheiben von Fahrzeugen zu verwenden, zum Beispiel für die Verwendung als Head-Up-Vorrichtung, um einem Fahrer unmittelbar auf der Windschutzscheibe Informationen bereitzustellen, die sich mit seiner Sicht auf die Umgebung des Fahrzeugs überlagern.This makes it possible to use the above-described method for projecting onto surfaces such as windshields of vehicles, for example for use as a head-up device in order to provide a driver with information directly on the windshield that relates to his view of the surroundings Overlay vehicle.
In einer weiter bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Modulationsfrequenz und/oder -Amplitude für die erste und/oder zweite Achse durch Berechnung des Schnittpunkts eines Strahls, der auf eine gedachte Ebene tangential zu der gekrümmten Oberfläche projiziert, mit der gekrümmten Oberfläche bestimmt.In a further preferred embodiment of the invention, the modulation frequency and / or amplitude for the first and / or second axis is determined by calculating the point of intersection of a ray, which projects onto an imaginary plane tangential to the curved surface, with the curved surface.
Dies ermöglicht eine einfache geometrische Bestimmung der Korrekturparameter, die zur Bereitstellung eines verzerrungsfreien Bildes auf einer gekrümmten Projektionsoberfläche benötigt werden.This enables a simple geometric determination of the correction parameters that are required to provide a distortion-free image on a curved projection surface.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die periodische Umlenkung entlang der ersten Achse und der zweiten Achse durch einen MEMS-Spiegel mit zwei Achsen, die der ersten und zweiten Achse entsprechen, bereitgestellt, und wobei ein erster Aktuator den Spiegel entlang der ersten Achse mit der ersten Umlenkfrequenz schwingt, und ein zweiter Aktuator den Spiegel entlang der zweiten Achse mit der zweiten Umlenkfrequenz schwingt, und zumindest ein weiterer Aktuator die erste und/oder zweite Achse mit der Modulationsfrequenz schwingt.In a further preferred embodiment of the invention, the periodic deflection along the first axis and the second axis is provided by a MEMS mirror with two axes that correspond to the first and second axes, and a first actuator with the mirror along the first axis the first deflection frequency oscillates, and a second actuator oscillates the mirror along the second axis at the second deflection frequency, and at least one further actuator oscillates the first and / or second axis at the modulation frequency.
Die ermöglicht den Einsatz von besonders einfacher und kompakter Projektionshardware, da bekannte herkömmliche MEMS-Spiegelsysteme nur mit einem zusätzlichen Aktuator aufgerüstet werden müssen, um die benötigte Modulation bereitzustellen, so dass die Gesamtgröße des für die Projektion verwendeten MEMS-Spiegelsystems größtenteils unverändert bleibt.This enables the use of particularly simple and compact projection hardware, since known conventional MEMS mirror systems only need to be upgraded with an additional actuator in order to provide the required modulation, so that the overall size of the MEMS mirror system used for the projection remains largely unchanged.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die periodische Umlenkung entlang der ersten Achse durch einen ersten MEMS-Spiegel bereitgestellt, und die periodische Umlenkung entlang der zweiten Achse wird durch einen zweiten MEMS-Spiegel bereitgestellt, und wobei ein ersten Aktuator den ersten Spiegel entlang der ersten Achse mit der ersten Umlenkfrequenz schwingt, und ein zweiter Aktuator den zweiten Spiegel entlang der zweiten Achse mit der zweiten Umlenkfrequenz schwingt, und zumindest ein weiterer Aktuator zumindest einen weiteren Spiegel entlang der ersten und/oder zweiten Achse mit der Modulationsfrequenz schwingt.In a further preferred embodiment of the invention, the periodic deflection along the first axis is provided by a first MEMS mirror, and the periodic deflection along the second axis is provided by a second MEMS mirror, and a first actuator along the first mirror first axis oscillates at the first deflection frequency, and a second actuator oscillates the second mirror along the second axis at the second deflection frequency, and at least one further actuator oscillates at least one further mirror along the first and / or second axis at the modulation frequency.
Diese alternative Ausführungsform kann dazu verwendet werden, bestehende MEMS-Projektionssysteme aufzurüsten, da nur das Hinzufügen eines dritten Spiegels mit einem zugeordneten Aktuator notwendig ist.This alternative embodiment can be used to upgrade existing MEMS projection systems, since only the addition of a third mirror with an associated actuator is necessary.
Die Erfindung betrifft ferner eine Laserprojektionsvorrichtung, die eingerichtet ist, ein Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Laserprojektionsvorrichtung, die bevorzugt als Head-Up-Display Projektionsvorrichtung zum Projizieren eines Bilds auf eine Windschutzscheibe des Fahrzeugs verwendet wird.The invention also relates to a laser projection device which is set up to carry out a method as described above, and to a vehicle with such a laser projection device which is preferably used as a head-up display projection device for projecting an image onto a windshield of the vehicle.
Es ist bevorzugt, dass der erste Aktuator einen Piezo-Aktuator umfasst, insbesondere einen elektrostatischen Aktuator, und/oder der zweiten Aktuator einen Piezo-Aktuator umfasst, insbesondere einen elektromagnetischen Aktuator, und/oder der dritte Aktuator einen Piezo-Aktuator umfasst, insbesondere einen elektrostatischen Aktuator.It is preferred that the first actuator comprises a piezo actuator, in particular an electrostatic actuator, and / or the second actuator comprises a piezo actuator, in particular an electromagnetic actuator, and / or the third actuator comprises a piezo actuator, in particular one electrostatic actuator.
In allen diesen Fällen kommen die oben beschriebenen Vorteile ebenfalls zum Tragen.In all of these cases, the advantages described above also apply.
Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen ausführlich unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen zeigen in:
-
1 eine schematische Darstellung eines MEMS-Spiegelsystems mit zwei Achsen und einem Spiegel zur Verwendung in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Darstellung eines MEMS-Spiegelsystems mit zwei Achsen und drei Spiegeln zur Verwendung in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
3 eine schematische Darstellung des Strahlengangs eines MEMS-Projektionssystems über eine Projektionsoberfläche; -
4 schematische Darstellungen von verschiedenen Verzerrungstypen während der Laserprojektion; -
5 ein Ablaufdiagramm für ein Beispiel eines Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung; -
6 schematische Darstellungen der Ausgleichsmodulation gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
7 eine schematische Ansicht der geometrischen Bedingungen während einer winkelversetzten Projektion; -
8 schematische Ansichten der resultierenden Wellenformen der Modulationsspiegelbewegung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und -
9 eine schematische Ansicht der geometrischen Bedingungen während der Projektion auf eine gekrümmte Oberfläche.
-
1 a schematic representation of a MEMS mirror system with two axes and a mirror for use in a first embodiment of the present invention; -
2 a schematic representation of a MEMS mirror system with two axes and three mirrors for use in a second embodiment of the present invention; -
3 a schematic representation of the beam path of a MEMS projection system over a projection surface; -
4th schematic representations of different types of distortion during laser projection; -
5 a flow chart for an example of a method according to the present invention; -
6th schematic representations of the equalization modulation according to an embodiment of the present invention; -
7th a schematic view of the geometric conditions during an angularly offset projection; -
8th schematic views of the resultant waveforms of modulating mirror movement according to an embodiment of the present invention; and -
9 a schematic view of the geometric conditions during projection onto a curved surface.
Wie in
Alternativ, wie in
In Folge der oben beschriebenen Schwingungen quert das projizierte Laserlicht eine Projektionsfläche
Ein typisches Beispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass:
- Um eine Bildwiederholungsrate von 60 Hz mit 1200 Zeilen zu erzielen, müssen die folgenden Bedingungen erfüllt sein:
- - vertikale Achse (Y-Achse) schwingt 30 Hz (60 Hz/2) -> mit Periode = 33,333 ms
- - horizontale Achse (X-Achse) schwingt 18 kHz (vertikale Auflösung * vertikale Schwingung /2)
- To achieve a refresh rate of 60 Hz with 1200 lines, the following conditions must be met:
- - vertical axis (Y-axis) oscillates 30 Hz (60 Hz / 2) -> with period = 33.333 ms
- - horizontal axis (X-axis) oscillates 18 kHz (vertical resolution * vertical oscillation / 2)
Deshalb wird die vertikale Achse oftmals als die langsame Achse bezeichnet (aufgrund der Schwingung mit geringerer Frequenz), wohingegen die horizontale Achse als die schnelle Achse betrachtet wird.Therefore, the vertical axis is often referred to as the slow axis (due to the lower frequency vibration) while the horizontal axis is considered to be the fast axis.
Die ideale Projektionsgeometrie, wie in
Um solche Verzerrungen auszugleichen, kann ein Verfahren gemäß der Erfindung und wie in dem Ablaufdiagramm 5 dargestellt eingesetzt werden. Nach einem Initialisierungsschritt
Die Einzelheiten der Korrektur für Verzerrungen entlang der vertikalen Achse mit der Ausführungsform aus
Die geometrische Grundlage hierfür ist in
Unter jetziger Bezugnahme auf
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- θ hθ h
- bezeichnet den Winkel des horizontalen Sichtfelds der Projektion,denotes the angle of the horizontal field of view of the projection,
- θ vθ v
- bezeichnet den Winkel des vertikalen Sichtfelds der Projektion,denotes the angle of the vertical field of view of the projection,
- δ hδ h
- bezeichnet den horizontalen Kippwinkel des projizierten Bilds,denotes the horizontal tilt angle of the projected image,
- δ vδ v
- bezeichnet den vertikalen Kippwinkel des projizierten Bilds,denotes the vertical tilt angle of the projected image,
- θθ
- bezeichnet die maximale Ausgleichsamplitude,denotes the maximum compensation amplitude,
- αα
- bezeichnet die Gesamtmaximalausgleichsamplitude,denotes the total maximum compensation amplitude,
- ββ
- bezeichnet die oberseitige, vertikale, maximale Ausgleichsamplitude,denotes the top, vertical, maximum compensation amplitude,
- γγ
- bezeichnet die unterseitige, vertikale maximale Ausgleichsamplitude,denotes the underside, vertical maximum compensation amplitude,
- dd
-
bezeichnet den Abstand zwischen der MEMS-Vorrichtung
10 und der Projektionsoberfläche32 , undrefers to the distance between theMEMS device 10 and theprojection surface 32 , and - x1 bis x4x1 to x4
- bezeichnen die Grenzecken des projizierten Bilds auf der X-Achse, unddenote the boundary corners of the projected image on the X-axis, and
- y1 bis y4y1 to y4
- bezeichnen die Grenzecken des projizierten Bilds auf der Y-Achse.denote the boundary corners of the projected image on the Y-axis.
Aus der grundlegenden Geometrie dieser Projektion ist ersichtlich, dass der Winkel
Die ursprüngliche Wellenform, wie in Funktionskurve 36 dargestellt, und die Ausgleichsamplituden-Wellenform, wie in Funktionskurve 38 dargestellt, können entsprechenden der folgenden Gleichungen (8) bestimmt werden:
- Durch Hinzuaddieren einer vertikalen, zweiten Schwingungsresonanzwellenform 39, die mit der horizontalen Schwingungsresonanz entsprechend der folgenden Gleichung (9) und wie in der Mitte von
8 dargestellt synchronisiert ist:- (a+b cos c) sin d
- a = Verhältnis von (V Kippen und ½von V Scan-Winkel) zu maximalem Ausgleichswinkel
- b = ½ des maximalen Ausgleichs
- c = ½ der Bildwiderholungsrate
- d = 2 c (1/2 v Auflösung) = c v Auflösung
eine finale Wellenform 40 erhalten.
- By adding a vertical second
vibration resonance waveform 39 corresponding to the horizontal vibration resonance according to the following equation (9) and as in the middle of FIG8th is synchronized:- (a + b cos c) sin d
- a = ratio of (V tilt and ½ of V scan angle) to maximum compensation angle
- b = ½ of the maximum compensation
- c = ½ the frame rate
- d = 2 c (1/2 v resolution) = cv resolution
final waveform 40 is obtained.
In den obigen Beispielen wurde der Ausgleich für eine trapezförmige bzw. eine Keystone-Verzerrung dargestellt, die auf eine nicht-orthogonale Projektionsachse zurückzuführen ist. Das gleiche Prinzip kann für die Projektion auf gekrümmte Oberflächen angewendet werden, wie in
Wie aus
Die Geometrie der gekrümmten Oberfläche entlang der Z-Achse in
Auf diese Weise kann ein vollkommen unverzerrtes Bild auf jeder gekrümmten Oberfläche bereitgestellt werden, die zweckmäßig als Parabel angenähert werden kann.In this way a completely undistorted image can be provided on any curved surface which can conveniently be approximated as a parabola.
Zusammengefasst werden vermittels der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitgestellt, die eine einfache Anpassung von Projektionsgeometrien an sich verändernde Projektionswinkel und sich verändernde Geometrien der Projektionsoberfläche ermöglichen.In summary, by means of the invention, a method and a device are provided which enable projection geometries to be easily adapted to changing projection angles and changing geometries of the projection surface.
Claims (15)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018100373.0A DE102018100373B4 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Process for vertical keystone correction in projection systems for head-up displays, laser projection devices and vehicles |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018100373.0A DE102018100373B4 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Process for vertical keystone correction in projection systems for head-up displays, laser projection devices and vehicles |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102018100373A1 DE102018100373A1 (en) | 2019-07-11 |
DE102018100373A9 DE102018100373A9 (en) | 2020-01-02 |
DE102018100373B4 true DE102018100373B4 (en) | 2021-03-25 |
Family
ID=66995248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102018100373.0A Active DE102018100373B4 (en) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | Process for vertical keystone correction in projection systems for head-up displays, laser projection devices and vehicles |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102018100373B4 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6140979A (en) * | 1998-08-05 | 2000-10-31 | Microvision, Inc. | Scanned display with pinch, timing, and distortion correction |
US20130120819A1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-16 | Microvision, Inc. | Scanning Projector with Non-Rectangular Display |
US20140078121A1 (en) * | 2012-09-19 | 2014-03-20 | Funai Electric Co., Ltd. | Image Display Apparatus and Image Scanning Apparatus |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011007386A1 (en) | 2009-07-14 | 2011-01-20 | 三菱電機株式会社 | Navigation device |
-
2018
- 2018-01-09 DE DE102018100373.0A patent/DE102018100373B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6140979A (en) * | 1998-08-05 | 2000-10-31 | Microvision, Inc. | Scanned display with pinch, timing, and distortion correction |
US20130120819A1 (en) * | 2011-11-14 | 2013-05-16 | Microvision, Inc. | Scanning Projector with Non-Rectangular Display |
US20140078121A1 (en) * | 2012-09-19 | 2014-03-20 | Funai Electric Co., Ltd. | Image Display Apparatus and Image Scanning Apparatus |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102018100373A1 (en) | 2019-07-11 |
DE102018100373A9 (en) | 2020-01-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE10084527B4 (en) | Mechanically oscillated projection display | |
EP2514211B1 (en) | Deflection system for a projection device, projection device for projecting an image and method for actuating a deflection system for a projection device | |
DE60033532T2 (en) | DEVICE AND METHOD FOR ADJUSTING THE IMAGES OF A PROJECTION SYSTEM | |
DE602005000567T2 (en) | Atomic Force Microscope | |
DE112006003735B4 (en) | Image projection method and projector | |
EP0925690B1 (en) | Method and device for displaying a video image and method for the production of said device | |
DE112015000349T5 (en) | Image projection apparatus and adjustment method and control method for an image projection apparatus | |
DE602004002621T2 (en) | Adjustment of the degree of equalization for distorted projected images | |
EP3620842B1 (en) | Concept for adjusting a head-up display in a motor vehicle | |
DE69635637T2 (en) | Scanning method and apparatus for suppressing the band effect | |
DE102011084530A1 (en) | Method of reducing speckle effect of image displayed on display element of display device, involves moving a projection screen or a deflecting mirror of display device, in at least one direction, to reduce the speckle effect of image | |
DE102018100373B4 (en) | Process for vertical keystone correction in projection systems for head-up displays, laser projection devices and vehicles | |
DE102022109485A1 (en) | FIRENET AND TARGET-BASED CALIBRATION FOR AUGMENTED REALITY HEAD-UP DISPLAYS | |
EP2596775A1 (en) | Device for treating eye tissue using a pulsed laser ray | |
DE3444581A1 (en) | METHOD AND DEVICE FOR COMPENSATING A SHADOW PHENOMENON | |
DE2363242A1 (en) | IMAGE PROJECTION DEVICE | |
WO2010034743A1 (en) | Image projection through grid scanning of a modulated light beam using mirrors | |
DE102005029427B4 (en) | Method of correcting curvature of field from a rotating scanner, processor readable medium, and electrophotographic imaging device | |
DE10313593B4 (en) | Method for viewing a sample by means of a transmission electron microscope and corresponding transmission electron microscope | |
WO2003013150A1 (en) | Raster projection of an image with light beam guidance thereto and therefrom | |
DE69732556T2 (en) | Light beam scanning apparatus and control method therefor | |
EP0935150A1 (en) | Scanning device, its use and a video system | |
DE2836278A1 (en) | VERTICAL DEFLECTION CIRCLE FOR A TELEVISION RECEIVER | |
DE1512237A1 (en) | Method and device for focus correction in a scanning device for electro-optical image conversion | |
WO2017167496A1 (en) | Projection device and method for projecting image information onto a projection surface |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: JONES DAY, DE |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R084 | Declaration of willingness to licence | ||
R020 | Patent grant now final |